JP6147767B2 - Heat exchanger suitable for carbon black production - Google Patents

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Description

本発明は、カーボンブラックの製造において燃焼ガスを予熱するための熱交換器に関する。また、本発明は、燃焼チャンバ及び熱交換器を含むカーボンブラック製造プラントに関する。   The present invention relates to a heat exchanger for preheating combustion gases in the production of carbon black. The present invention also relates to a carbon black production plant including a combustion chamber and a heat exchanger.

カーボンブラックは、一般に、微粒子カーボンブラックを含む燃焼生成物を生成するために、高温の燃焼ガス、場合によっては空気を含む炭化水素原料を無効にすることによって炉型反応器において製造される。カーボンブラックの製造のための従来のプラントの例の概略図を図1に示す。また、燃焼ガスは、バーナ3及び燃焼チャンバ4内において、オイルの次の燃焼前に予熱される空気予熱器として知られているチューブ熱交換器2の上部に導管1を介して導かれる。熱交換器からの予熱されたガスは、導管6を介して燃焼チャンバに導かれる。オイルが導管7を介して反応器に添加される。いくつかの場合において、クエンチ水8は、燃焼チャンバの下流に添加される。消費される燃焼ガス中における懸濁カーボンブラックの混合物は、蒸発チャンバ5内に導かれ、その後、熱交換器を通過し、導管9を介してフィルタ装置10に熱交換器の上部から離れるように導かれる。場合によっては予熱器及び/又は追加の熱交換器(図示せず)を介してもよい。このフィルタ装置10において、カーボンブラックは完全にガスの流れから濾過される。   Carbon black is generally produced in a furnace reactor by disabling hydrocarbon feedstock containing hot combustion gases, and possibly air, to produce combustion products containing particulate carbon black. A schematic diagram of an example of a conventional plant for the production of carbon black is shown in FIG. Also, the combustion gas is led through a conduit 1 in the burner 3 and combustion chamber 4 to the top of a tube heat exchanger 2 known as an air preheater that is preheated before the next combustion of oil. Preheated gas from the heat exchanger is directed to the combustion chamber via conduit 6. Oil is added to the reactor via conduit 7. In some cases, quench water 8 is added downstream of the combustion chamber. The mixture of suspended carbon black in the consumed combustion gas is led into the evaporation chamber 5 and then passes through the heat exchanger and leaves the filter device 10 via the conduit 9 away from the top of the heat exchanger. Led. In some cases, it may be via a preheater and / or an additional heat exchanger (not shown). In this filter device 10, the carbon black is completely filtered from the gas stream.

図2aは、図1に示すプラントで使用される従来のチューブ型熱交換器2の簡略化した例を示している。熱交換器2は、地面に対して直交配置された略円筒状のチャンバ11を備える。チャンバ11は、円筒形のジャケット12又はシェル、下端壁23及び上端壁14によって囲まれている。また、下端壁23はチューブプレートとして知られている。チューブ15は、チャンバの内部に鉛直方向(縦方向)に配置されている。チューブ15は、互いに平行に配置され、下端壁23から上端壁14にチャンバ全体に亘って延びている。予熱される燃焼ガスは、入口16を介して熱交換器に導かれ、燃焼チャンバに導かれて出口17を介して排出される。   FIG. 2a shows a simplified example of a conventional tube heat exchanger 2 used in the plant shown in FIG. The heat exchanger 2 includes a substantially cylindrical chamber 11 arranged orthogonal to the ground. The chamber 11 is surrounded by a cylindrical jacket 12 or shell, a lower end wall 23 and an upper end wall 14. The lower end wall 23 is known as a tube plate. The tube 15 is arranged in the vertical direction (longitudinal direction) inside the chamber. The tubes 15 are arranged in parallel to each other and extend from the lower end wall 23 to the upper end wall 14 over the entire chamber. The preheated combustion gas is led to the heat exchanger via the inlet 16, led to the combustion chamber and discharged via the outlet 17.

消費された燃焼ガス中における懸濁カーボンブラックの混合物である燃焼されたオイルは、チューブ15内のチャンバの底部(矢印18で示す)からチャンバの頂部に導かれ、その後、出口(矢印19で示す)を介してフィルタ装置に導かれる。   The burned oil, which is a mixture of suspended carbon black in the consumed combustion gas, is directed from the bottom of the chamber in tube 15 (indicated by arrow 18) to the top of the chamber and then the outlet (indicated by arrow 19). ) Through the filter device.

また、熱交換器は、ジャケット12からチャンバ11内に延出する水平配置プレート20を有する。このようなプレート20は、長手部分(矢印21で示す)を有するように、チャンバを通じてガスを強制的に流す。これにより、チャンバ内の時間、ひいては排出された予熱されたガスの温度が増加する。   The heat exchanger also has a horizontally arranged plate 20 that extends from the jacket 12 into the chamber 11. Such a plate 20 forces the gas through the chamber to have a longitudinal portion (indicated by arrow 21). This increases the time in the chamber and thus the temperature of the exhausted preheated gas.

今日、使用されるほとんどの熱交換器は、約800℃に燃焼ガスを予熱する。排気ガスの高温は、熱交換器のチューブ上及びシェル上に高温負荷を引き起こし、これにより、使用中の実質的な熱膨張につながる。熱膨張は、膨張のための限られた機会によって、チューブ及びシェルに大きな熱応力を発生させる。種々の解決策は、例えば、第1の内部シェル及び第2の外部シェルを有し、外部及び内部シェル間の下端における熱交換器に導入され、前記シェル間の前記熱交換器の上部まで導かれ、その後に熱交換器のチューブに接触する燃焼ガスを有するダブルシェル型熱交換器がこの問題を克服するために使用されている。これにより、外側シェルの温度が低減される。このようなダブルシェル型熱交換器は特許文献1に開示されている。   Most heat exchangers used today preheat the combustion gases to about 800 ° C. The high temperature of the exhaust gas causes high temperature loads on the heat exchanger tubes and shells, thereby leading to substantial thermal expansion during use. Thermal expansion generates large thermal stresses in the tube and shell with limited opportunities for expansion. Various solutions have, for example, a first inner shell and a second outer shell, which are introduced into a heat exchanger at the lower end between the outer and inner shells, leading to the top of the heat exchanger between the shells. In order to overcome this problem, double shell heat exchangers with combustion gases that subsequently contact the heat exchanger tubes have been used. This reduces the temperature of the outer shell. Such a double shell type heat exchanger is disclosed in Patent Document 1.

また、チューブを膨張させるための様々な解決策が提案されている。解決策の一例が、特許文献2に示されている。本文献におけるチューブプレートには、チューブの膨張を可能にするために補償デバイスが取り付けられている。   Various solutions for inflating the tube have also been proposed. An example of a solution is shown in Patent Document 2. The tube plate in this document is fitted with a compensation device to allow the tube to expand.

さらに、底プレートの冷却が提案されている。図2aに示されるように、下端壁23は、下底プレート13とともに密閉空間22を規定する。矢印24で示されように、冷却ガスは空間22内に導入され、矢印25で示されように、出口を介して空間22から排出される。底プレートの冷却の別の例は特許文献3に開示されている。本文献におけるプレートは、チューブが延出する円柱空間を形成する上部及び下部円柱プレートを含む。   In addition, cooling of the bottom plate has been proposed. As shown in FIG. 2 a, the lower end wall 23, together with the lower bottom plate 13, defines a sealed space 22. As indicated by arrow 24, the cooling gas is introduced into space 22 and is exhausted from space 22 via the outlet as indicated by arrow 25. Another example of cooling the bottom plate is disclosed in US Pat. The plates in this document include upper and lower cylindrical plates that form a cylindrical space from which the tube extends.

この円柱空間は、冷却媒体に適応する内部チャネルを備えている。図2bは、従来のチューブ熱交換器を簡略化した変形例を示し、それは、図2aに示すチューブ型熱交換器とは異なって、その空間22に導入される冷却ガスは、空間22からの排出後に、予熱された燃焼ガスとして再利用される。冷却ガス出口26を通って空間22を出る冷却ガスは、その後、矢印28で示すように、空間22から予熱する燃焼ガスのための入口16に導管27を介して導かれる。これにより、予熱されるガスは、再利用された冷却ガス及び新しい新鮮なガスの両方を構成する。これは、熱交換器における、より効率的な熱交換を可能にする。   This cylindrical space is provided with an internal channel adapted to the cooling medium. FIG. 2b shows a simplified variation of the conventional tube heat exchanger, which differs from the tube heat exchanger shown in FIG. 2a in that the cooling gas introduced into the space 22 is from the space 22 After discharge, it is reused as preheated combustion gas. The cooling gas exiting the space 22 through the cooling gas outlet 26 is then directed via a conduit 27 to the inlet 16 for the combustion gas preheating from the space 22 as indicated by the arrow 28. Thereby, the preheated gas constitutes both recycled cooling gas and fresh fresh gas. This allows for more efficient heat exchange in the heat exchanger.

欧州特許第0865600B1号明細書EP 0865600B1 specification 米国特許第6334482号明細書US Pat. No. 6,334,482 米国特許第6334483号明細書US Pat. No. 6,334,483 米国特許出願第2004/0081609号明細書US Patent Application No. 2004/0081609 中国特許第101625128B号明細書Chinese Patent No. 101625128B Specification

カーボンブラックの製造のための従来の熱交換器は、場合によっては、汚れに繋がるチューブ内のカーボンブラックの凝集及び目詰まりが生じる虞がある。このような汚れは、例えば、熱交換器から離れる予熱ガスの温度低下を引き起こす熱伝達に影響し、それは結果的にカーボンブラック製造プラントの低い収率に繋がる。さらに、熱交換器の底部からその上部へのパイプを通る燃焼ガスの流れが影響を受け、チューブが破損するおそれがある。最終的に、熱交換器は、メンテナンスや清掃のためにシャットダウンされなければならない。このようなカーボンブラックの製造における停止は、特に、チューブの洗浄が非常に困難であるため、非常に時間がかかり、かつ高価である。このように、チューブ内部のカーボンブラックの目詰まりや汚染のリスクを最小限に抑える必要がある。   Conventional heat exchangers for the production of carbon black may in some cases result in carbon black agglomeration and clogging in the tube leading to contamination. Such fouling affects, for example, heat transfer that causes a temperature drop of the preheated gas leaving the heat exchanger, which results in a low yield of the carbon black production plant. Furthermore, the flow of combustion gas through the pipe from the bottom of the heat exchanger to the top is affected and the tube may be damaged. Ultimately, the heat exchanger must be shut down for maintenance and cleaning. Such a stop in the production of carbon black is very time consuming and expensive, especially because the tube is very difficult to clean. Thus, it is necessary to minimize the risk of clogging and contamination of the carbon black inside the tube.

公知であるように、汚れは、懸濁カーボンブラックを含む燃焼ガス及びチューブの表面の温度差に起因する。特許文献4は、予め加熱されるガスの流れの速度によって制御される、温度差が500°F、すなわち260℃未満であることを確かめることによって問題を解決することを提案する。熱交換器は、予熱されるガスを分配するためのシェル間に介在する空間を備える外側及び内側シェルを含む。穴は、熱交換器の内部領域内にガス流を供給し、流量を含むカーボンブラックが位置するチューブに接触するように、様々な垂直位置において内側シェル内に形成されている。上記特許文献4において提案された解決策は、所望の結果を達成するために穴の配置方法を計算することは非常に困難であるという理由から実際的ではない。   As is known, dirt is caused by the temperature difference between the combustion gas containing suspended carbon black and the surface of the tube. U.S. Patent No. 6,099,075 proposes to solve the problem by making sure that the temperature difference, controlled by the preheated gas flow rate, is less than 500F. The heat exchanger includes outer and inner shells with spaces interposed between the shells for distributing preheated gas. The holes are formed in the inner shell at various vertical positions so as to supply a gas flow into the interior region of the heat exchanger and contact the tube where the carbon black containing the flow is located. The solution proposed in the above-mentioned patent document 4 is not practical because it is very difficult to calculate the hole placement method to achieve the desired result.

さらに、上記特許文献1に開示されるダブルシェル型熱交換器は、チューブ及びその中を流れる燃焼ガス間の温度差の低減による汚れを低減する。
汚れの問題に対処する別の方法は、熱交換器の汚染を洗浄するために使用されるパルス・フラッシング・デバイスを有する特許文献5に提案されている。このパルス・フラッシング・デバイスは、熱交換器のチューブの上流側に設置されている。
Furthermore, the double shell type heat exchanger disclosed in Patent Document 1 reduces contamination due to a reduction in temperature difference between the tube and the combustion gas flowing through the tube.
Another way to deal with the contamination problem has been proposed in US Pat. No. 6,057,056 having a pulse flushing device used to clean the heat exchanger contamination. This pulse flushing device is installed upstream of the tubes of the heat exchanger.

しかしながら、汚染の問題を解消するためのより実用的な解決策が依然として必要であり、複雑な洗浄プロセスを回避して汚染を除去することが好ましい。   However, there is still a need for a more practical solution to eliminate the contamination problem, and it is preferable to avoid contamination by avoiding complex cleaning processes.

本発明の目的は、カーボンブラックによるチューブの汚染のリスクを低下させた、カーボンブラックを製造するために適応された、熱交換器を提供することである。
この目的は、請求項1によって定義されるようにカーボンブラックの製造のために適応された熱交換器の手段によって達成される。本発明の実施形態は、従属項によって定義される。
The object of the present invention is to provide a heat exchanger adapted for producing carbon black, which reduces the risk of tube contamination with carbon black.
This object is achieved by means of a heat exchanger adapted for the production of carbon black as defined by claim 1. Embodiments of the invention are defined by the dependent claims.

本発明に係る熱交換器は、チューブの汚れを著しく低減又は除去するべく、チューブの内部を流れる燃焼ガス及びチューブの表面間の温度差を減少させる。さらに、カーボンブラックを製造するためのエネルギー及びコストの効率的なプロセスを可能にするべく、懸濁カーボンブラックを含む燃焼ガスの熱を利用する。   The heat exchanger according to the present invention reduces the temperature difference between the combustion gas flowing inside the tube and the surface of the tube in order to significantly reduce or eliminate tube fouling. In addition, the heat of combustion gas containing suspended carbon black is utilized to enable an energy and cost efficient process for producing carbon black.

本発明に係る熱交換器は第1の熱交換部を含み、この第1の熱交換部は円筒状のジャケット、下端壁及び上端壁によって囲まれ、鉛直方向(縦方向)に配置された円筒状の第1のチャンバを含む。さらに、第1の熱交換部は、前記第1のチャンバの全域に亘って前記下端壁から前記上端壁に延出する、自身の中での燃焼ガスの流動に適応し、鉛直方向に配置されたチューブと、前記チューブの外側の前記第1のチャンバ内を流れる予熱されたガスのための第1の入口及び第1の出口と、を含む。さらに、熱交換器は第2の熱交換部を含み、この第2の熱交換部は自身の中での燃焼ガスの流動に適応し、鉛直方向に配置された第2のチャンバと、前記第2のチャンバが円筒状の第1のシェルによって囲まれていることと、前記第1のシェルが前記第1のシェルの前記外部に流れる予熱されたガスへの熱伝達を可能とすることと、を含む。前記熱交換器は、さらに、予熱された前記ガスの流れに適応する、前記第2の熱交換部から前記第1の熱交換部への導管を含む。   The heat exchanger according to the present invention includes a first heat exchanging portion, and the first heat exchanging portion is surrounded by a cylindrical jacket, a lower end wall and an upper end wall, and is arranged in a vertical direction (longitudinal direction). A first chamber having a shape. Further, the first heat exchanging portion is adapted to flow of the combustion gas in itself extending from the lower end wall to the upper end wall over the entire area of the first chamber, and is arranged in the vertical direction. And a first inlet and a first outlet for preheated gas flowing in the first chamber outside the tube. Further, the heat exchanger includes a second heat exchanging portion, and the second heat exchanging portion is adapted to the flow of the combustion gas therein and has a second chamber arranged in a vertical direction, and the second heat exchanging portion. The two chambers are surrounded by a cylindrical first shell, and the first shell allows heat transfer to the preheated gas flowing outside the first shell; including. The heat exchanger further includes a conduit from the second heat exchange section to the first heat exchange section adapted to the preheated gas flow.

実施形態によれば、前記第2の熱交換部は、燃焼ガスの流れに関連して前記第1の熱交換部の上流に配置されている。これにより、第1のチャンバに入る前に、予熱されるガスに最適な熱交換が達成されることが保証される。   According to the embodiment, the second heat exchange part is arranged upstream of the first heat exchange part in relation to the flow of combustion gas. This ensures that an optimal heat exchange is achieved for the preheated gas before entering the first chamber.

好ましくは、前記第2の熱交換部は、第1の熱交換部の縦中心軸と一致する縦中心軸を有する。
好ましい実施形態によれば、前記第2の熱交換部は、さらに、前記第1のシェルの径外方向に配置され、前記第1のシェルと同軸で円筒状の第2のシェルを含み、予熱されたガスの流れに適応された円筒状のギャップが前記第1及び第2のシェル間に形成される。好ましくは、前記ギャップは、鉛直方向の両端部において開口していてもよい。
Preferably, the second heat exchange part has a longitudinal center axis that coincides with the longitudinal center axis of the first heat exchange part.
According to a preferred embodiment, the second heat exchanging portion further includes a second shell that is disposed radially outward of the first shell, is coaxial with the first shell, and is cylindrical. A cylindrical gap adapted to the directed gas flow is formed between the first and second shells. Preferably, the gap may be open at both ends in the vertical direction.

実施形態によれば、前記第2の熱交換部は、さらに、前記ギャップの鉛直方向の端部の一つに配置され、かつ予熱されたガスを前記ギャップ内における前記第1のシェル部材の周囲に沿って分配するように適応された円筒状のリングチャンバと、前記リングチャンバを介して前記ギャップ内に予熱されたガスを導入するための第2の入口とを含む。実施形態によるリングチャンバは、好ましくは、円筒状の入口空間である。   According to the embodiment, the second heat exchanging part is further disposed at one of the vertical ends of the gap, and the preheated gas is surrounded by the first shell member in the gap. A cylindrical ring chamber adapted to distribute along and a second inlet for introducing preheated gas into the gap through the ring chamber. The ring chamber according to the embodiment is preferably a cylindrical inlet space.

実施形態によれば、前記第2の熱交換部は、さらに、前記ギャップから予熱された前記ガスを集めるように適応され、かつ前記ギャップの鉛直方向の他端部に配置された円筒状のリングチャンバと、前記リングチャンバを介して前記ギャップから前記導管へ予熱されたガスを移動させるための第2の出口とを含む。本実施形態に係るリングチャンバは、好ましくは、円筒状の出口空間である。第2のチャンバの直径は、大きい熱伝達表面を達成するために、好ましくは比較的に大きい必要がある。従って、本実施形態によれば、前記チューブは、前記第2のチャンバの最大直径よりも小さい直径を有する束で配置される。   According to an embodiment, the second heat exchange part is further adapted to collect the gas preheated from the gap and is arranged at the other end in the vertical direction of the gap. A chamber and a second outlet for moving preheated gas from the gap to the conduit through the ring chamber. The ring chamber according to this embodiment is preferably a cylindrical outlet space. The diameter of the second chamber should preferably be relatively large in order to achieve a large heat transfer surface. Thus, according to this embodiment, the tubes are arranged in a bundle having a diameter smaller than the maximum diameter of the second chamber.

実施形態によれば、前記導管は、前記第2の熱交換部から前記第1の入口を介した前記第1の熱交換部のチャンバへのガスの流れに適応されている。実施形態によれば、前記第2の熱交換部は、自身の鉛直方向の熱膨張を回避するように堅固に取り付けられている。さらに、前記第2の熱交換部は、自身の異なる部分を、少なくとも鉛直方向に熱的に膨張可能とする内部膨張手段を含んでもよい。   According to an embodiment, the conduit is adapted for the flow of gas from the second heat exchanger to the chamber of the first heat exchanger via the first inlet. According to the embodiment, the second heat exchange part is firmly attached so as to avoid thermal expansion in the vertical direction of the second heat exchange part. Furthermore, the second heat exchanging part may include an internal expansion unit that allows thermal expansion of different parts of the second heat exchange part at least in the vertical direction.

実施形態によれば、前記第1の熱交換部の底空間に導入される冷却ガスによって前記下端壁を冷却する手段を含み、前記底空間は、前記下端壁及び下底プレートによって規定される。この熱交換器は、さらに、前記底空間から、前記第1のチャンバ内における予熱されたガスのための前記導管及び第1の入口の少なくとも何れか一方への前記冷却ガスの流れのための手段を含む。   According to the embodiment, it includes means for cooling the lower end wall with the cooling gas introduced into the bottom space of the first heat exchange part, and the bottom space is defined by the lower end wall and the lower bottom plate. The heat exchanger further comprises means for the flow of the cooling gas from the bottom space to at least one of the conduit and the first inlet for preheated gas in the first chamber. including.

一実施形態によれば、前記第2の熱交換部は、前記第1のシェルの外部における予熱されたガスの流れが前記第2のチャンバ内で流れる前記燃焼ガスの流れの対向流となるように、設計されている。あるいは、前記第2の熱交換部は、前記第1のシェルの外部における予熱されたガスの流れが前記第2のチャンバ内で流れる前記燃焼ガスの流れに平行となるように、設計されている。本発明は、さらに、上述したような熱交換器を含むプラントに関連している。   According to an embodiment, the second heat exchanging unit is configured such that a preheated gas flow outside the first shell is a counter flow of the combustion gas flow flowing in the second chamber. It has been designed. Alternatively, the second heat exchanging section is designed such that the preheated gas flow outside the first shell is parallel to the combustion gas flow flowing in the second chamber. . The invention further relates to a plant comprising a heat exchanger as described above.

カーボンブラックの製造のための従来のプラントを模式的に示す。1 schematically shows a conventional plant for the production of carbon black. 従来技術によるチューブ熱交換器の簡略化した断面図を示す。1 shows a simplified cross-sectional view of a tube heat exchanger according to the prior art. 従来技術による別のチューブ熱交換器の簡略化した断面図を示す。Figure 3 shows a simplified cross-sectional view of another tube heat exchanger according to the prior art. 本発明の一実施形態に係る熱交換器の簡略化した断面図を示す。1 shows a simplified cross-sectional view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention. 本発明の別の実施形態に係る熱交換器の簡略化した断面図を示す。FIG. 3 shows a simplified cross-sectional view of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による熱交換器の第2の熱交換部の簡略化した断面図を示す。FIG. 3 shows a simplified cross-sectional view of a second heat exchange part of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention. 本発明の別の実施形態による熱交換器の第2の熱交換部の断面図を示す。FIG. 6 shows a cross-sectional view of a second heat exchange part of a heat exchanger according to another embodiment of the present invention.

本発明について、添付の図面を参照しつつ説明する。図面は、場合によって簡素化され、いくつかの特徴は、より明確に本発明を示すために誇張されている。従って、図面は一定の縮尺で描かれていない。   The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are sometimes simplified and some features are exaggerated to more clearly illustrate the present invention. Accordingly, the drawings are not drawn to scale.

前述したように、図1は、カーボンブラックの製造のための従来のプラントを示し、図2a,図2bは、公知のチューブ熱交換器2の簡易的な断面の側面図を示す。
図3は、本発明に係る熱交換器30の一例を示す。同図に示すように、熱交換器30は、第1の熱交換部31と第2の熱交換部32とを含む。第1の熱交換部31は、円筒状のジャケット34、下端壁35及び上端壁36によって囲まれた鉛直方向(縦方向)に配置された略円筒状の第1のチャンバ33を備える。複数のチューブ37は鉛直方向に配置され、下端壁35から上端壁36に向かって第1チャンバ33全域に亘って延出している。チューブは、その中の燃焼ガス(すなわち、カーボンブラックプラントの燃焼チャンバから転送されたガス)の流れのために適応されている。
As described above, FIG. 1 shows a conventional plant for producing carbon black, and FIGS. 2a and 2b show a side view of a simplified cross section of a known tube heat exchanger 2. FIG.
FIG. 3 shows an example of the heat exchanger 30 according to the present invention. As shown in the figure, the heat exchanger 30 includes a first heat exchange unit 31 and a second heat exchange unit 32. The first heat exchanging section 31 includes a substantially cylindrical first chamber 33 disposed in a vertical direction (longitudinal direction) surrounded by a cylindrical jacket 34, a lower end wall 35 and an upper end wall 36. The plurality of tubes 37 are arranged in the vertical direction, and extend from the lower end wall 35 toward the upper end wall 36 over the entire first chamber 33. The tube is adapted for the flow of combustion gas therein (ie, gas transferred from the combustion chamber of the carbon black plant).

予熱されるガスは、好ましくは第1のチャンバ33の上部に配置された第1の入口38を通って第1のチャンバ33内に導入される。予熱されるガスは、チューブ37の外側の第1のチャンバ内を流れる。従って、燃焼ガスからの熱は、それが第1のチャンバを通って流れるとき、予熱されるガスに伝達される。予熱されたガスは、好ましくは第1のチャンバ33の下部に配置された第1の出口39を通って第1のチャンバから脱出可能となり、その後、公知技術によって燃焼ガスとして燃焼チャンバへ移送される。   The preheated gas is introduced into the first chamber 33 preferably through a first inlet 38 located at the top of the first chamber 33. The preheated gas flows in the first chamber outside the tube 37. Thus, heat from the combustion gas is transferred to the preheated gas as it flows through the first chamber. The preheated gas is allowed to escape from the first chamber, preferably through a first outlet 39 located at the bottom of the first chamber 33, and then transferred to the combustion chamber as combustion gas by known techniques. .

第1のチャンバは、好ましくは、ジャケット34から第1チャンバ33内に延びる水平に配置された複数のプレート53を含む。このようなプレート53は、長手部分を有するように、チャンバを通じてガスを流させる。これにより、チャンバ内の時間ひいては排出された予熱されたガスの温度が増加する。   The first chamber preferably includes a plurality of horizontally disposed plates 53 extending from the jacket 34 into the first chamber 33. Such a plate 53 allows gas to flow through the chamber to have a longitudinal portion. This increases the time in the chamber and hence the temperature of the exhausted preheated gas.

簡略化のため、図3は、3個のチューブ37のみを示している。しかし、当業者には明らかなように、熱交換器は、典型的には少なくとも20個のチューブを含む。チューブは非常に長く、そのため、従来技術に関連して説明したように鉛直方向に多大な熱膨張が生じ、それが熱応力を発生させる。この課題を克服するために、第1の熱交換部は、これを補償するために公知手段を備えていてもよい。例えば、チューブの熱膨張を可能にするための補償装置が設置されてもよい。さらに、下部プレート(例えば、下端壁)の冷却は、図3に示すように設けられる。これは下端壁35及び下部プレート41によって規定され、その中における冷却ガスの流れが可能となる下部空間40に係る手段によって規定される。   For simplicity, FIG. 3 shows only three tubes 37. However, as will be apparent to those skilled in the art, heat exchangers typically include at least 20 tubes. The tube is very long, so that a great amount of thermal expansion occurs in the vertical direction as described in connection with the prior art, which generates thermal stress. In order to overcome this problem, the first heat exchanging section may be provided with known means in order to compensate for this. For example, a compensator for allowing thermal expansion of the tube may be installed. Further, cooling of the lower plate (for example, the lower end wall) is provided as shown in FIG. This is defined by the lower end wall 35 and the lower plate 41, and is defined by means relating to the lower space 40 in which the cooling gas can flow.

熱交換器30の第2の熱交換部32は、矢印54で示すように、好ましくは燃焼ガスの流れに関連して第1の熱交換部31の上流に配置されている。これは、第2の熱交換部が第1の熱交換部の鉛直方向の下側に配置されていることを意味する。   The second heat exchanging part 32 of the heat exchanger 30 is preferably arranged upstream of the first heat exchanging part 31 in relation to the flow of the combustion gas, as indicated by an arrow 54. This means that the second heat exchange part is arranged on the lower side in the vertical direction of the first heat exchange part.

好ましくは、第2及び第1の熱交換部は、それらのそれぞれの縦(垂直)中心軸Aが図3に示すように一致するように配置されている。これにより、燃焼ガスの流れが不必要に妨害されない。   Preferably, the second and first heat exchange parts are arranged such that their respective longitudinal (vertical) central axes A coincide as shown in FIG. Thereby, the flow of combustion gas is not unnecessarily disturbed.

第2の熱交換部32は、鉛直方向に配置された第2のチャンバ42を備え、第2のチャンバ42は、その内部の燃焼ガスの流動に適応する。第2のチャンバ42は、円筒形に、かつ鉛直方向に配置された第1のシェル43によって囲まれ、これにより第2のチャンバ42の壁が構成される。第1のシェル43は、第2のガスチャンバ42の内部を流れる燃焼ガスから第1のシェルの外側に流れる予熱されたガスへの熱伝達のために形成されている。このように、チャンバ42内を流れる燃焼ガスは、第1のシェル43に対して直接に接触している。   The second heat exchanging section 32 includes a second chamber 42 arranged in the vertical direction, and the second chamber 42 adapts to the flow of combustion gas therein. The second chamber 42 is surrounded by a first shell 43 arranged in a cylindrical shape and in a vertical direction, thereby forming a wall of the second chamber 42. The first shell 43 is formed for heat transfer from the combustion gas flowing inside the second gas chamber 42 to the preheated gas flowing outside the first shell. In this way, the combustion gas flowing in the chamber 42 is in direct contact with the first shell 43.

第1のシェルの外側に流出したガスは、その後に第2の熱交換部32から第1の熱交換部31に導管52を通って流れ、そこが第1のチャンバ33を通過する流れによってさらに加熱される。好ましくは、導管は、第2の熱交換部から第1のチャンバ33への第1の入口38を介したガスの流れに適応される。   The gas flowing out of the first shell then flows from the second heat exchanging part 32 to the first heat exchanging part 31 through the conduit 52, and further flows by the flow passing through the first chamber 33. Heated. Preferably, the conduit is adapted for gas flow through the first inlet 38 from the second heat exchanger to the first chamber 33.

第1のチャンバ33に導入されるガスが第1のチャンバ内への導入に先立って第2の熱交換部32に加熱されるという事象は、チューブ37の表面及び懸濁カーボンブラックを含む燃焼ガス間の温度差を減少させ、これによって、チューブ汚染のリスクを大幅に軽減又はほぼ排除できる。   The phenomenon that the gas introduced into the first chamber 33 is heated by the second heat exchange unit 32 prior to introduction into the first chamber is caused by the combustion gas containing the surface of the tube 37 and suspended carbon black. The temperature difference between them can be reduced, thereby greatly reducing or almost eliminating the risk of tube contamination.

本発明に係る熱交換器は、例えば図2a及び図2bに示される先行技術に従う少なくとも二倍の温度である第1のチャンバに導入されるガスの温度を容易に達成することができる。さらに、これは、燃焼ガス以外の追加の熱源を必要とせずに達成される。従って、本発明に係る熱交換器は、特に保守工程における停滞の最小化を要求することにより、燃焼ガスの熱を効率的に利用し、高い生産性を有するだけでなくコスト的に効率化されたカーボンブラック製造を確実にする。   The heat exchanger according to the invention can easily achieve the temperature of the gas introduced into the first chamber, for example at least twice the temperature according to the prior art shown in FIGS. 2a and 2b. Furthermore, this is achieved without the need for an additional heat source other than the combustion gas. Therefore, the heat exchanger according to the present invention requires not only the stagnation in the maintenance process, but also efficiently uses the heat of the combustion gas and has high productivity as well as high efficiency. Ensuring the production of carbon black.

ほとんどの場合、燃焼ガス及び第1シェルの表面の温度差は顕著であるが、チューブの内径よりかなり大きい直径を有しているので、第2の熱交換部において汚れが問題にならない。さらに、第2のチャンバの洗浄は、チューブ37の洗浄よりもかなり簡単である。   In most cases, the temperature difference between the combustion gas and the surface of the first shell is significant, but since it has a diameter much larger than the inner diameter of the tube, fouling is not a problem in the second heat exchange section. Furthermore, cleaning the second chamber is much simpler than cleaning the tube 37.

図3に示される1つの好ましい実施形態によれば、第2の熱交換部32は、さらに、円筒形の第2のシェル44を含む。第2のシェル44は、第1のシェル43の径外方向に配置され、かつ第2のシェル44と同心に配置され、前記第1及び第2のシェル間に、円筒状の予熱されたガスの流れに適応したギャップ51が形成される。   According to one preferred embodiment shown in FIG. 3, the second heat exchange section 32 further includes a cylindrical second shell 44. The second shell 44 is disposed radially outward of the first shell 43 and concentrically with the second shell 44, and a cylindrical preheated gas is disposed between the first and second shells. A gap 51 adapted to the flow is formed.

ギャップ51は円筒形であり、第1のシェルの外側に流れるガスが、可能な限り最良のそこへの熱伝達を確保するために第1のシェルの全周面に亘って均等に分配されることを確実にするための手段を提供することが好ましい。これは、例えば、第2のシェルの周囲に均等に分散配置された複数の入口を提供することによって達成される。しかし、これは多数のチューブを必要とし、ひいてはかなりのスペースを消費する。より簡単な解決策は、図3に例示するように、ガスが前記ギャップから流入出することを可能にするため、ギャップ51をその下端、同様に上端で開放することである。好ましくは、ギャップの周囲のガスを分配又は収集するために適応される上部リングチャンバ45(図6に示されている)は、ギャップの上端に配置されている。さらに、ギャップの周囲のガスを分配又は収集するために適応される下部リングチャンバ45は、好ましくは、ギャップの下端に配置されている。   The gap 51 is cylindrical and the gas flowing outside the first shell is evenly distributed over the entire circumference of the first shell to ensure the best possible heat transfer there. It is preferable to provide a means for ensuring this. This is achieved, for example, by providing a plurality of inlets that are evenly distributed around the second shell. However, this requires a large number of tubes and thus consumes considerable space. A simpler solution is to open the gap 51 at its lower end as well as at the upper end to allow gas to flow in and out of the gap, as illustrated in FIG. Preferably, an upper ring chamber 45 (shown in FIG. 6) adapted to distribute or collect gas around the gap is located at the upper end of the gap. Furthermore, a lower ring chamber 45 adapted for distributing or collecting the gas around the gap is preferably arranged at the lower end of the gap.

一実施形態によれば、上記第2のシェル44の径外方向に配置された円筒状の入口空間48の形状におけるリングチャンバを含む第2の熱交換部32によって達成される。第2の入口47は、入口空間48を介してギャップ51内に予熱されるガスを導入するための入口空間48に関連付けられている。さらに、第2の熱交換部32は、第2シェル44の径外方向に配置され、円筒形の出口空間50の形状における第2のリングチャンバと、出口空間50を介して前記ギャップ51から導管52に予熱されるガスを移動させるために適応された第2の出口49とを含むことが好ましい。   According to one embodiment, this is achieved by the second heat exchanging part 32 including a ring chamber in the shape of a cylindrical inlet space 48 arranged radially outward of the second shell 44. The second inlet 47 is associated with an inlet space 48 for introducing gas that is preheated into the gap 51 via the inlet space 48. Further, the second heat exchanging part 32 is arranged in the radially outward direction of the second shell 44, and is connected from the gap 51 via the second ring chamber in the shape of the cylindrical outlet space 50 and the outlet space 50. And a second outlet 49 adapted to move the preheated gas to 52.

本実施形態によれば、予熱されるガスは、第2の入口47を介して第2の熱交換部32に入り、入口チャンバ48及びギャップ51内に分配され、ギャップ51内に鉛直方向に流れ、出口チャンバ50内に集められ、その後、第2の出口49を介して導管52内に第1の熱交換部31に移動するために案内され第2の熱交換部32を離れる。   According to the present embodiment, the preheated gas enters the second heat exchange section 32 via the second inlet 47, is distributed in the inlet chamber 48 and the gap 51, and flows vertically in the gap 51. Collected in the outlet chamber 50 and then guided to move to the first heat exchanging section 31 in the conduit 52 via the second outlet 49 and leave the second heat exchanging section 32.

図3に示すように、第2の熱交換部の設計に関して、第1のシェルの外側の予熱されるガスの流れは、第2のチャンバ42内の燃焼ガスの流れの対向流となる。しかし、第1のシェルの外側の予熱されるガスの流れが第2のチャンバ42の内部を流れる燃焼ガスの流れと平行になるように第2の熱交換部を設計することも可能である。このような設計は図4に示されている。   As shown in FIG. 3, with respect to the design of the second heat exchanger, the preheated gas flow outside the first shell is the counterflow of the combustion gas flow in the second chamber 42. However, it is also possible to design the second heat exchanging part so that the preheated gas flow outside the first shell is parallel to the flow of combustion gas flowing inside the second chamber 42. Such a design is shown in FIG.

図4に示された実施形態は、入口空間及び出口空間を形成する第2の入口及び第2の出口の配置において図3に示された実施形態と異なる。ギャップ51内における予熱されたガスの流れは燃焼ガスの流れと平行となることが当業者には明らかである。   The embodiment shown in FIG. 4 differs from the embodiment shown in FIG. 3 in the arrangement of the second inlet and the second outlet forming the inlet space and the outlet space. It will be apparent to those skilled in the art that the preheated gas flow in the gap 51 is parallel to the combustion gas flow.

図4に示された実施形態は、さらに、冷却ガス(この場合、予熱したときに燃焼ガスとして再利用することができるガス)を使用して下端壁を冷却するための手段を含む設計において第3の実施形態と異なる。   The embodiment shown in FIG. 4 is further designed in a design that includes means for cooling the bottom wall using a cooling gas, in this case a gas that can be reused as a combustion gas when preheated. Different from the third embodiment.

冷却ガスは、下端壁35と下底プレート41によって定義された底空間40内に導入されるとともに、第3の出口55を介してこの空間を出ることを可能とする。ガスは、第3の出口55から導管52に移動するとともに、そこで第2の熱交換部からのガスの流れに混合される。このような下端壁を冷却するための手段は、当然、図3に示した実施形態に係る設計に含まれる。   The cooling gas is introduced into the bottom space 40 defined by the lower end wall 35 and the lower bottom plate 41 and can leave this space via the third outlet 55. The gas travels from the third outlet 55 to the conduit 52 where it is mixed with the gas flow from the second heat exchange. Such means for cooling the lower end wall is naturally included in the design according to the embodiment shown in FIG.

図示しない代替的な実施形態によれば、冷却ガスは、例えば、第2の導管によって、第3の出口から第1の入口38に直接移動させることができる。
第2の熱交換部において最高の熱伝達を得るためには、可能な限り大きい熱交換表面を有することが望ましい。従って、チャンバの直径は、少なくともその鉛直方向に延出する部分において、比較的に大きくするべきである。好ましい一実施形態によれば、第2のチャンバは第1の熱交換部のチューブの束の外径Dtよりも大きい最大直径Dmを有する。これは、図5に示されている。ほとんどの場合、第2のチャンバ42は、第2のチャンバへの流入又は流出時に効率的に流れを制御するために、それらの下部Di及び/又は上部Deにおいてより小径とすることが実際的である。従って、一つの好ましい実施形態によれば、Di<Dm及びDe<Dmとなる。
According to an alternative embodiment not shown, the cooling gas can be moved directly from the third outlet to the first inlet 38, for example by a second conduit.
In order to obtain the highest heat transfer in the second heat exchange section, it is desirable to have as large a heat exchange surface as possible. Therefore, the diameter of the chamber should be relatively large, at least in its vertically extending part. According to a preferred embodiment, the second chamber has a maximum diameter Dm that is larger than the outer diameter Dt of the tube bundle of the first heat exchange section. This is illustrated in FIG. In most cases, it is practical for the second chambers 42 to have a smaller diameter at their lower Di and / or upper De in order to efficiently control flow upon entry or exit to the second chamber. is there. Thus, according to one preferred embodiment, Di <Dm and De <Dm.

また、熱交換器の第2の熱交換部における熱交換の効率を更に向上させるために、第1のシェルは、第1のシェルの外側に外側フィンを適切に設けてもよい。このフィンの目的は、第1のシェルの伝熱面を増加させることである。このフィンは、例えば、水平に配置されてもよいが、他の配置も可能である。さらに、このフィンは、例えば、第1のシェルの表面に溶接されてもよい。   Moreover, in order to further improve the efficiency of heat exchange in the second heat exchange part of the heat exchanger, the first shell may be appropriately provided with outer fins outside the first shell. The purpose of this fin is to increase the heat transfer surface of the first shell. The fins may be arranged horizontally, for example, but other arrangements are possible. Further, the fin may be welded to the surface of the first shell, for example.

図6は、1つの代替的な実施の形態に係る第2の熱交換部32を示す図である。第1のリングチャンバ45はギャップ51の上端に、かつ第1及び第2のシェル部材の径外方向に配置されている。第2のリングチャンバ45は、ギャップ51の下端に、かつ第1及び第2のシェル部材の径外方向に配置されている。予熱すべきガス用の入口/出口46は、各リングチャンバ45に関連付けられている。前述したように、リングチャンバは、リングチャンバが予熱されるべきガスの出口又は入口の何れに関連付けられているかに応じて、ギャップ51及び第1のシェル部材の周囲にガスを分配し、又はギャップ51の周囲からガスを収集する。第1のシェル部材の周囲における予熱されたガスの不均等な分配によって熱伝達が減少するため好ましくないにも関わらず、ギャップ51に対して直接的に第2の入口及び/又は第2の出口を設計可能であることが当業者にとって明らかである。   FIG. 6 is a diagram illustrating a second heat exchange section 32 according to one alternative embodiment. The first ring chamber 45 is disposed at the upper end of the gap 51 and in the radially outward direction of the first and second shell members. The second ring chamber 45 is disposed at the lower end of the gap 51 and in the radially outward direction of the first and second shell members. Associated with each ring chamber 45 is an inlet / outlet 46 for the gas to be preheated. As previously described, the ring chamber distributes gas around the gap 51 and the first shell member, or the gap, depending on whether the ring chamber is associated with the gas outlet or inlet to be preheated. Collect gas from around 51. The second inlet and / or the second outlet directly to the gap 51, which is undesirable because heat transfer is reduced by the uneven distribution of the preheated gas around the first shell member. It will be apparent to those skilled in the art that the can be designed.

本発明に係る熱交換器の1つの好ましい実施形態によれば、第2の熱交換部において、熱負荷によって鉛直方向へ膨張することが防止される。これは、図3に示すように、第2の熱交換部が堅固に、鉛直方向に2つに分離する固定装置56,57間に取り付けられていることを保証することによって達成される。固定装置の例は、例えば地面、基礎コンクリート等であってもよい。当然のことながら、第2の熱交換部における異なる部分は、熱負荷によって展開され、したがって、内部膨張手段を第2の熱交換部に組み込むことが有利である。好適な膨張手段の例としては、例えば、ベローズなどでもよい。これらは当業者に知られているため、本明細書においてこれ以上開示しない。   According to one preferable embodiment of the heat exchanger according to the present invention, the second heat exchange unit is prevented from being expanded in the vertical direction by a thermal load. This is achieved by ensuring that the second heat exchange part is firmly attached between the fixing devices 56, 57 which are separated into two in the vertical direction, as shown in FIG. Examples of the fixing device may be, for example, the ground or foundation concrete. Of course, different parts in the second heat exchange part are developed by the heat load, so it is advantageous to incorporate internal expansion means in the second heat exchange part. As an example of suitable expansion means, for example, a bellows or the like may be used. Since these are known to those skilled in the art, they are not further disclosed herein.

本発明は、添付の図面を参照して説明した本実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で変更することができる。なお、図示された各特徴は、所望の技術的機能を達成可能なフレームワーク内の他の全ての図示された特徴と組み合わせることができる。   The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the accompanying drawings, but can be modified within the scope of the appended claims. It should be noted that each illustrated feature can be combined with all other illustrated features in the framework that can achieve the desired technical function.

第1の熱交換部の設計は、第1のチャンバ及びチューブを含む限り、特に本発明に限定するものではない。例えば、チューブの膨張、底プレートの冷却が可能となる任意の公知手段を含んでもよい。さらに、第1チャンバ内のチューブは、参照により本明細書に組み込まれる国際公開2010/033070号明細書における提案と同様にフィンを備えてもよい。実際には、第1の熱交換部の設計は、カーボンブラックの技術分野における公知のチューブ熱交換器に関連する。   The design of the first heat exchange part is not particularly limited to the present invention as long as it includes the first chamber and the tube. For example, it may include any known means that allows for tube expansion and bottom plate cooling. Furthermore, the tube in the first chamber may be provided with fins similar to the proposal in WO 2010/033070, which is incorporated herein by reference. In practice, the design of the first heat exchange section is related to a tube heat exchanger known in the carbon black art.

Claims (17)

カーボンブラックを製造するための装置用の熱交換器(30)であって、
第1の熱交換部(31)及び第2の熱交換部(32)を備え、
前記第1の熱交換部(31)は、
円筒状のジャケット(34)、下端壁(35)及び上端壁(36)によって囲まれ、鉛直方向に配置された円筒状の第1のチャンバ(33)と、
前記第1のチャンバ(33)の全域に亘って前記下端壁(35)から前記上端壁(36)に延出するとともに前記第1の熱交換部(31)内のみに配置され、自身の中での燃焼ガスの流動に適応し、鉛直方向に配置されたチューブ(37)と、
前記チューブ(37)の外側の前記第1のチャンバ(33)内を流れる予熱されたガスのための第1の入口(38)及び第1の出口(39)と、を含み、
前記第2の熱交換部(32)は、
自身の中での燃焼ガスの流動に適応し、鉛直方向に配置された第2のチャンバ(42)と、
前記第2のチャンバ(42)が円筒状の第1のシェル(43)によって囲まれていることと、
前記第1のシェル(43)が前記第1のシェル(43)の外部に流れる予熱されたガスへの熱伝達を可能とすることと、を含み、
前記第2のチャンバ内(42)を流れる燃焼ガスは、前記第1のシェル(43)に直接接触し、
前記熱交換器は、さらに、予熱された前記ガスの流れに適応する、前記第2の熱交換部(32)から前記第1の熱交換部(31)への導管(52)を含むことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger (30) for an apparatus for producing carbon black, comprising:
A first heat exchange section (31) and a second heat exchange section (32);
The first heat exchange section (31)
A cylindrical first chamber (33) surrounded by a cylindrical jacket (34), a lower end wall (35) and an upper end wall (36) and arranged in a vertical direction;
It extends from the lower end wall (35) to the upper end wall (36) over the entire area of the first chamber (33) and is disposed only in the first heat exchange section (31). A tube (37) adapted to the flow of the combustion gas in the vertical direction and arranged vertically;
A first inlet (38) and a first outlet (39) for preheated gas flowing in the first chamber (33) outside the tube (37);
The second heat exchange section (32)
A second chamber (42) arranged in a vertical direction adapted to the flow of combustion gas within itself;
The second chamber (42) is surrounded by a cylindrical first shell (43);
It said first shell (43) comprises a method comprising allowing heat transfer to the preheated gas flowing in the outer portion of the first shell (43),
Combustion gas flowing through the second chamber (42) is in direct contact with the first shell (43);
The heat exchanger further comprises a conduit (52) from the second heat exchange section (32) to the first heat exchange section (31) adapted to the preheated gas flow. Features heat exchanger.
請求項1に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、燃焼ガスの流れ(54)に関連して前記第1の熱交換部(31)の上流に配置されている熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
The second heat exchanging part (32) is a heat exchanger arranged upstream of the first heat exchanging part (31) in relation to the flow (54) of combustion gas.
請求項1又は2に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、前記第1の熱交換部(31)の縦中心軸と一致する縦中心軸(A)を有する熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The second heat exchanging part (32) is a heat exchanger having a longitudinal central axis (A) coinciding with the longitudinal central axis of the first heat exchanging part (31).
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、さらに、前記第1のシェル(43)の径外方向に配置され、前記第1のシェル(43)と同軸で円筒状の第2のシェル(44)を含み、
予熱されたガスの流れに適応された円筒状のギャップ(51)が前記第1及び第2のシェル間に形成される熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-3,
The second heat exchanging part (32) is further arranged in the radially outward direction of the first shell (43), and is coaxial with the first shell (43) and has a cylindrical second shell (44). )
A heat exchanger in which a cylindrical gap (51) adapted to the preheated gas flow is formed between the first and second shells.
請求項4に記載の熱交換器において、
前記ギャップ(51)は、鉛直方向の両端部において開口している熱交換器。
The heat exchanger according to claim 4, wherein
The gap (51) is a heat exchanger that is open at both ends in the vertical direction.
請求項4又は5に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、さらに、前記ギャップ(51)の鉛直方向の端部の一つに配置され、かつ予熱されたガスを前記ギャップ(51)内における前記第1のシェル(43)の周囲に沿って分配するように適応された円筒状のリングチャンバ(45)と、
前記リングチャンバ(45)を介して前記ギャップ(51)内に予熱されたガスを導入するための第2の入口(47)とを含む熱交換器。
The heat exchanger according to claim 4 or 5,
The second heat exchanging part (32) is further arranged at one of the vertical ends of the gap (51), and the preheated gas is supplied to the first shell in the gap (51). A cylindrical ring chamber (45) adapted to distribute along the circumference of (43);
A heat exchanger comprising a second inlet (47) for introducing preheated gas into the gap (51) via the ring chamber (45).
請求項4〜6のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、さらに、前記ギャップ(51)から予熱された前記ガスを集めるように適応され、かつ前記ギャップ(51)の鉛直方向の端部の一つに配置された円筒状のリングチャンバ(45)と、
前記リングチャンバを介して前記ギャップ(51)から前記導管(52)へ予熱されたガスを移動させるための第2の出口(49)とを含む熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 4-6,
The second heat exchange part (32) is further adapted to collect the gas preheated from the gap (51) and is arranged at one of the vertical ends of the gap (51). A cylindrical ring chamber (45),
And a second outlet (49) for moving preheated gas from the gap (51) to the conduit (52) through the ring chamber.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記チューブ(37)は、前記第2のチャンバの最大直径(Dm)よりも小さい直径(Dt)を有する束で配置される熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-7,
The tube (37) is a heat exchanger arranged in a bundle having a diameter (Dt) smaller than the maximum diameter (Dm) of the second chamber.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記導管(52)は、前記第2の熱交換部(32)から前記第1の入口(38)を介した前記第1の熱交換部のチャンバ(33)へのガスの流れに適応されている熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-8,
The conduit (52) is adapted for gas flow from the second heat exchanger (32) through the first inlet (38) to the chamber (33) of the first heat exchanger. Heat exchanger.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、自身の鉛直方向の熱膨張を回避するように堅固に取り付けられている熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-9,
The second heat exchanging portion (32) is a heat exchanger that is firmly attached so as to avoid thermal expansion in its vertical direction.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、自身の異なる部分を熱的に膨張可能とする内部膨張手段を含む熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-10,
The second heat exchanging part (32) is a heat exchanger including an internal expansion means that enables thermal expansion of different parts of the second heat exchanging part (32).
請求項1〜11のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第1のシェル(43)は、自身の外側の少なくとも一部にフィンが設けられている熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-11,
The first shell (43) is a heat exchanger in which fins are provided on at least a part of the outside of the first shell (43).
請求項1〜12のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第1の熱交換部の底空間(40)に導入される冷却ガスによって前記下端壁(35)を冷却する手段を含み、
前記底空間(40)は、前記下端壁(35)及び下底プレート(41)によって規定される熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-12,
Means for cooling the lower end wall (35) with a cooling gas introduced into the bottom space (40) of the first heat exchange section;
The bottom space (40) is a heat exchanger defined by the lower end wall (35) and a lower bottom plate (41).
請求項13に記載の熱交換器において、
前記手段は、前記第1のチャンバ(33)内における予熱されたガスのため、前記底空間から前記導管及び第1の入口(38)の少なくとも何れか一方に前記冷却ガスの流れを提供する熱交換器。
The heat exchanger according to claim 13,
The means provides heat for providing a flow of the cooling gas from the bottom space to at least one of the conduit and the first inlet (38) for the preheated gas in the first chamber (33). Exchanger.
請求項1〜14のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、前記第1のシェル(43)の外部における予熱されたガスの流れが前記第2のチャンバ(42)内で流れる前記燃焼ガス(54)の流れの対向流となるように、設計されている熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-14,
The second heat exchanging part (32) is configured to reduce a flow of the combustion gas (54) in which a preheated gas flow outside the first shell (43) flows in the second chamber (42). A heat exchanger designed to have a countercurrent flow.
請求項1〜14のいずれか一項に記載の熱交換器において、
前記第2の熱交換部(32)は、前記第1のシェル(43)の外部における予熱されたガスの流れが前記第2のチャンバ(42)内で流れる前記燃焼ガス(54)の流れに平行となるように、設計されている熱交換器。
In the heat exchanger as described in any one of Claims 1-14,
The second heat exchanging part (32) converts the flow of the preheated gas outside the first shell (43) into the flow of the combustion gas (54) flowing in the second chamber (42). A heat exchanger that is designed to be parallel.
請求項1〜16のいずれか一項に記載の燃焼チャンバ及び熱交換器(30)を含むカーボンブラック製造プラント。   Carbon black production plant comprising the combustion chamber and heat exchanger (30) according to any one of the preceding claims.
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